• Author / Uploaded
• yesicaberth

• Categories
• Jurisprudencia médica
• Cianuro
• Aluminio
• Hígado
• Sustancias químicas

Citation preview

Revista Colombiana de Medicina Legal y Ciencias Forenses / Volumen 3 / Número 1/ julio-diciembre 2015

Identificación simultánea y determinación cualitativa de ácido cianhídrico y fosfina por cromatografía de gases con detector de nitrógeno fósforo y automuestreador headspace (hs-gc-npd) en fluidos biológicos Luz Adriana Monsalve-Salamanca*1, María Martha Ortiz-Rangel1 y Alexis Mateus-Fontecha1 1 Instituto

Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses, Regional Nororiente. Bucaramanga, Colombia

Recibido: 08 de agosto del 2015 Aprobado: 09 de octubre del 2015 *Autor de correspondencia: Luz Adriana Monsalve-Salamanca. Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses, Bucaramanga, Santander, Colombia. Calle 45 No. 1-51, Barrio Campohermoso.

Teléfono:

(57)

6978503,

(ext.

2735-2779)

Correo

electrónico:

[email protected] Cómo citar este artículo: Monsalve-Salamanca LA, Ortiz-Rangel MM, Mateus-Fontecha A. Identificación simultánea y determinación cualitativa de ácido cianhídrico y fosfina por cromatografía de gases con detector de nitrógeno fósforo y automuestreador headspace (hsgc-npd) en fluidos biológicos. 2015; 3 (1): xx-xx. doi:

Resumen Introducción: resaltamos el valor terminológico de la armonización conceptual del ámbito médico-legal, cuyo enfoque se aplicó en el área de Clínica Forense, a partir de los resultados de la investigación. Objetivo: Determinar un sistema conceptual integral de términos técnicocientíficos en contextos específicos del campo Forense. Materiales y métodos: Aplicación cualitativa en contexto de la TGT y la modelación terminológica, que permitió el rastreó de documentación del INMLCF, sede Medellín, con Cratilo. Resultados: A partir de la delimitación y el análisis para la precisión conceptual se obtuvieron un total de 136 conceptos básicos, que constituyen este sistema conceptual.

Conclusión: El lenguaje en todas las áreas del

conocimiento es transversal y la precisión depende siempre de su contexto, lo cual facilita la comunicación, de manera fluida y fiable, entre las diferentes disciplinas existentes. Al evitar opacidades en el lenguaje técnico-científico de uso cotidiano para los que intervienen en el sistema judicial, se optimiza la comunicación entre expertos y de éstos con los legos y con profesionales de otras ramas del conocimiento. Palabras clave: cianuro, cromatografía de gases fosfina, fluidos biológicos.

1

Revista Colombiana de Medicina Legal y Ciencias Forenses / Volumen 3 / Número 1/ julio-diciembre 2015

Los fosfuros de metales como el de aluminio (Al), zinc (Zn) o magnesio (Mg), son muy utilizados para combatir plagas en los silos para el almacenamiento de granos. Se presentan en forma de tabletas, envasadas en tubos metálicos. Estos productos se comercializan bajo los siguientes nombres: Phostoxin®, Gastoxin® y Celphos®. Se caracterizan por presentar un color grisáceo y olor característico a ajo. Al contacto con la humedad, generan un gas altamente tóxico conocido como fosfina. Se requiere entre 24 a 48 horas para que el fosfuro se descomponga y libere la mayor parte de fosfina; este tiempo depende del metal así como también de la temperatura y de la humedad relativa [1, 2]. La rapidez con la que aparecen los efectos tóxicos de la fosfina dependen de la vía de exposición, siendo más rápida la vía inhalatoria. Por vía oral, la dosis letal oscila entre 4.95 y 6.95 mg/kg, por vía dérmica la dosis varía entre 900 y 1520 mg/kg, dependiendo del tiempo de exposición (24 horas a 14 días); por vía inhalatoria a concentraciones mayores de 0.01 mg/m3 hay riesgo de intoxicación, a 10 mg/m 3 puede causar la muerte en 6 horas y a 300 mg/m3 en 1 hora [3,4]. La fosfina actúa inhibiendo la acción de la citocromo C oxidasa mediante la generación de especies reactivas de oxígeno. Los órganos diana son: pulmón, corazón, cerebro, tracto gastrointestinal, riñón e hígado. Tras su ingesta, la fosfina es rápidamente absorbida en el tracto gastrointestinal y una parte es transportada hacía el hígado a través de la vena porta produciendo daño hepático [4-6]. Dentro de los síntomas característicos cuando se inhalan bajas concentraciones de fosfina se encuentran dolor de cabeza, mareos, temblores, malestar gastrointestinal y fatiga. Por otro lado, cuando se inhalan concentraciones cercanas a la dosis letal, se presentan síntomas tales como náuseas, vómito, diarrea, sed, sensación de presión en el pecho, dolor de espalda, disnea, escalofríos, estupor, desmayo y marcado edema pulmonar [4, 7]. La fosfina se absorbe por vía inhalatoria, oral y a través de las mucosas. Cuando se administra fosfuro de aluminio por vía oral, al entrar en contacto con el agua y el ácido del estómago, se libera fosfina. Se distribuye ampliamente en el hígado, riñón, corazón

2

Revista Colombiana de Medicina Legal y Ciencias Forenses / Volumen 3 / Número 1/ julio-diciembre 2015

y cerebro. Se metaboliza en el hígado y se excreta mediante heces, vía inhalatoria, y en orina como fosfitos y fosfatos [8, 9]. Por otra parte, el ácido cianhídrico es un líquido muy volátil (temperatura de ebullición 26°C), presenta una densidad reducida, posee una elevada tensión de vapor, es muy soluble en agua y alcohol y se caracteriza por presentar un fuerte olor a almendras amargas [10]. Los cianuros de mayor importancia toxicológica son potásico y sódico, sales de color blanco, solubles en agua, las reaccionan fácilmente con los ácidos liberando ácido cianhídrico [10, 11]. Las principales vías de absorción son: oral, inhalatoria y a través de mucosas. Luego de la absorción por cualquiera de las vías anteriormente mencionadas, los signos y síntomas de intoxicación se manifiestan a los pocos minutos. El cianuro actúa formando complejos estables con iones metálicos, tiene gran afinidad por los iones de hierro (Fe+3). A nivel celular, inactiva metalo-enzimas, siendo la más importante la citocromo oxidasa mitocondrial. La inhibición de esta enzima produce anoxia citotóxica y paso de la glucolisis aerobia a anaerobia. El cianuro también inhibe la transformación del piruvato en el ciclo de Krebs, resultando en hiperproducción de lactato y acidosis metabólica severa [12, 13]. Por otros mecanismos de acción, libera aminas biógenas que contribuyen con falla cardíaca, vasoconstricción arteriolar o coronaria que genera fallo de bomba [14]. Dada la alta toxicidad y nocividad de estas sustancias, son aprovechadas para ser empleadas con fines suicidas u homicidas. De los casos recibidos en el Laboratorio de Toxicología Forense, de la Dirección Regional Nororiente del Instituto Nacional de Medicina Legal y Ciencias Forenses, relacionados con posibles intoxicaciones por agentes químicos, siempre se incluye el análisis de cianuros. Adicionalmente, de los casos provenientes de la ciudad de Ocaña, en un alto porcentaje se sospecha la posible intoxicación por fosfina, por lo tanto, también esta sustancia es incluida dentro de la solicitud de análisis.

3

Revista Colombiana de Medicina Legal y Ciencias Forenses / Volumen 3 / Número 1/ julio-diciembre 2015

Dado el interés forense de estas sustancias químicas, se hizo necesario implementar y validar un método que permitiera su identificación en muestras biológicas y no biológicas, garantizando que éste tenga las características analíticas adecuadas para su aplicación en casos forenses. Materiales y métodos Se implementó y validó un método cromatográfico que permitió la identificación y determinación cualitativa de ácido cianhídrico y fosfina, en muestras biológicas (i.e., sangre y contenido gástrico) y no biológicas (e.g., tabletas), en casos relacionados con intoxicaciones por agentes químicos. Para esto, se evaluaron los siguientes parámetros: selectividad, especificidad, límites de detección y cuantificación y linealidad.

Los reactivos empleados fueron ácido sulfúrico, acetonitrilo, cianuro de sodio, nitrato de plata, tabletas FOSCAM® (equivalentes a 56,7% de fosfuro de alumínio). Para la preparación de la muestra, se emplearon viales de 10 mL de capacidad y se tomó 1 mL de muestra, a la cual se le adicionaron 200 µL de acetonitrilo (empleado como estándar interno) de concentración 500 mg/L, y 200 µL de ácido sulfúrico concentrado. Para el análisis cromatográfico, se empleó un cromatógrafo marca Agilent Technologies 6890 con detector de nitrógeno–fósforo (NPD) y una columna capilar HP Blood Alcohol Analysis de 7 m x 0.32 mm D.I. Se modificó el método cromatográfico reportado por Musshoff [2], con el objetivo de lograr la identificación simultánea de fosfina y cianuro. La configuración del horno fue la siguiente: se inició en 70 °C por 0.5 min, luego, se incrementó a razón de 35 °C/min hasta 150 °C, donde se mantuvo por 4 min. El tiempo total del análisis fue de 6.79 minutos. La temperatura del inyector y detector se mantuvo en 250 °C. Se empleó helio como gas de arrastre, y el modo de inyección empleado fue split en una relación 20:1. Las condiciones del automuestreador de volátiles, Thermo Triplus, fueron las siguientes: temperatura de incubación de 70 °C por 5 minutos, volumen de inyección 1

4

Revista Colombiana de Medicina Legal y Ciencias Forenses / Volumen 3 / Número 1/ julio-diciembre 2015

mL. Adicionalmente, se realizó una comparación entre el método cromatográfico y la prueba de coloración a la gota, utilizada en el laboratorio para la identificación preliminar de fosfina. Esta prueba consiste en exponer una tira de papel filtro humedecida con nitrato de plata (3%) a 1 mL de muestra en un vial de 10 mL tapado herméticamente. En presencia de fosfina se observa sobre el papel filtro una coloración gris oscuro que persiste en el tiempo por formación de fosfuro de plata.

Resultados y discusión A continuación se presentan los resultados obtenidos para las figuras de mérito evaluadas.  Selectividad y especificidad: Se analizaron diez muestras de contenido gástrico y sangre de occisos, cuyo deceso se produjo por causa diferente a intoxicación por fosfina o ácido cianhídrico. No se observaron señales cromatográficas en los tiempos de retención de la fosfina (1.78 min), ácido cianhídrico (2.73 min) y acetonitrilo (4.20 min).  Linealidad: Mediante curvas de calibración con soluciones de fosfina y ácido cianhídrico en sistema y soluciones de ácido cianhídrico en método (sangre) de concentraciones: 0.13; 0.20; 0.40; 0.80; 1.59; 2.39 y 2.66 mg/L para fosfina y 0.16; 0.24; 0.49; 0.98; 1.95; 2.93 y 3.26 mg/L para ácido cianhídrico, se observó respuesta lineal entre el área relativa y la concentración. Con base en los resultados obtenidos, se observó que para el ácido cianhídrico el método es lineal y demostró repetibilidad en las concentraciones de trabajo empleadas, en los dos casos, sistema y método, los coeficientes de correlación fueron mayores de 0.99. Para el caso de la fosfina, no se observó repetibilidad en el análisis cuantitativo con las concentraciones de trabajo empleadas. Esto se puede explicar dada la alta volatilidad y baja solubilidad en agua de la fosfina y porque se utilizó como estándar un producto comercial que rápidamente libera la fosfina y produce

5

Revista Colombiana de Medicina Legal y Ciencias Forenses / Volumen 3 / Número 1/ julio-diciembre 2015

variaciones durante el pesaje del producto para la preparación de la solución estándar.  Límites de detección y cuantificación: El límite de detección se calculó para cada una de las sustancias estudiadas por diluciones sucesivas, partiendo del nivel más bajo de la curva de calibración. Se determinó como aquel en el que se detectaron áreas mayores que el ruido, siendo positiva cuando la señal superó la relación señal/ruido (S/N) en un factor de 3.3 al aplicar la fórmula S/N = 3.3σ/m, en donde σ es la desviación estándar residual resultante del análisis de varianza de la curva, m la pendiente de la curva y 3.3 el factor señal/ruido. Así mismo, el límite de cuantificación se determinó como aquel en el que se detectaron áreas con precisión y exactitud que superaron la relación S/N en un factor de 10, al aplicar la fórmula S/N = 10σ/m, en donde σ es la desviación estándar residual resultante del análisis de varianza de la curva, m la pendiente de la curva y 10 el factor señal/ruido. El límite de detección y cuantificación encontrados para el ácido cianhídrico y la fosfina fueron 0.04 mg/L y 0.2 mg/L respectivamente. Sin embargo, para la fosfina el coeficiente de variación fue superior al 15% debido a su volatilidad (~ 20%), probablemente se requiera un ambiente más controlado para la preparación de las soluciones de trabajo y las muestras. Finalmente, con relación a la comparación realizada entre la prueba preliminar para la identificación de fosfina con el método cromatográfico, se encontró correspondencia entre los dos métodos. Discusión y conclusiones Se implementó y validó un método cromatográfico que permite la identificación simultánea y determinación cualitativa de ácido cianhídrico y fosfina, en muestras biológicas tales como sangre y contenido gástrico, sin embargo el método puede ser aplicado a otras muestras biológicas de matriz diferente y a muestras de origen no biológico. Este método presentó límites de detección y cuantificación, de 0.04 mg/L y 0.2 mg/L tanto para el ácido cianhídrico como para la fosfina, respectivamente. 6

Revista Colombiana de Medicina Legal y Ciencias Forenses / Volumen 3 / Número 1/ julio-diciembre 2015

Para el ácido cianhídrico, el método demostró repetibilidad y linealidad en el rango de concentraciones empleadas (0.16 – 3.26 mg/L). Para la identificación de fosfina, se recomienda realizar un tamizaje aplicando la prueba colorimétrica con formación de fosfuro de plata y posteriormente, emplear el método cromatográfico. Con anterioridad a la implementación de este método, los casos de intoxicación por fosfina, debían concluir sus necropsias con los hallazgos macroscópicos e histopatológicos, debido a que los laboratorios del INML y CF no disponían de método para análisis de fosfina. Este método es sencillo, rápido y, permite confirmar la presencia de cianuro y fosfina en las muestras biológicas. La fase estacionaria de la columna desarrollada para análisis de alcoholes en sangre (HP blood alcohol analysis) ha demostrado que también es adecuada para la separación cromatográfica de fosfina y cianuro. El laboratorio ha aplicado este método durante tres años en la determinación cualitativa de cianuro o fosfina en muestras de contenido gástrico. Los resultados han demostrado las bondades del método tanto para ácido cianhídrico como para fosfina. También, se han analizado muestras de riñón e hígado con resultados negativos para fosfina y cianuro; por el contrario, en muestras de sangre se han detectado casos positivos para ácido cianhídrico.

A continuación, se presentan tres casos forenses que han sido analizados empleando el método desarrollado.  CASO 1. Caso recibido en el Laboratorio el 23 de febrero de 2011. Según entrevista aportada por la madre del occiso: “El día 4 de febrero a las 14:00 horas el padre del menor de forma intencional da a tomar al niño un veneno de nombre fosfamina, fue llevado a un hospital del municipio, luego a una clínica de la capital del departamento, donde ingresa con agitación motora, dificultad moderada para respirar, pupilas hiporeactivas, leve midriasis, pulmones con hipoventilación, neurológico irritable, palidez mucocutánea moderada y con leve cianosis distal, posteriormente presenta paro cardiorespiratorio, que no responde a maniobras de reanimación y fallece a las 19:10

7

Revista Colombiana de Medicina Legal y Ciencias Forenses / Volumen 3 / Número 1/ julio-diciembre 2015

horas”. Las muestras remitidas por el médico fueron: un frasco plástico con aproximadamente 25 mL de lavado vesical, un tubo tapa roja con aproximadamente 4 mL de bilis; y un tubo tapa gris de 4 mL con aproximadamente 4,5 mL de sangre. Se analizaron las muestras de sangre y bilis con resultado: NO DETECTADO para fosfina.  CASO 2. Corresponde al padre del infante del caso 1. Se recibió en el laboratorio el 15 de marzo de 2011. Según la información: “El 4 de febrero de 2011 a las 21:30 horas fueron informados de la llegada de un occiso que había muerto de manera inmediata”. Las muestras remitidas por el médico fueron un frasco plástico con 20 mL de contenido gástrico aproximadamente. Se analizó la muestra de contenido gástrico con resultados positivos para fosfina.  CASO 3. Caso recibido en el Laboratorio el 30 de enero de 2009. Según información tomada del acta de inspección del cadáver, se trataba de un comerciante en unión libre. Según los familiares ingirió las pastillas para conservar el fríjol debido a problemas económicos. Edad del occiso: 40 años Las muestras remitidas por el médico fueron un tubo tapa gris con aproximadamente 3 mL de sangre, un frasco de vidrio color ámbar con aproximadamente 50 mL de contenido gástrico. Se analizó la muestra de contenido gástrico con resultado positivo fosfina. Se analizó la muestra de sangre y se detectó etanol en una concentración de 176 mg/100mL de sangre total. Referencias bibliográficas 1.

S. Fahrenholtz, H. Hühnerfuss, X. Baur, LT. Budnik, tal. Determination of

phosphine and other fumigants in air samples by thermal desorption and 2D heartcutting gas chromatography with synchronous SIM/Scan mass spectrometry and flame photometric detection, J. Chromatogr. A, 1217 (2010) 298-307.

8

Revista Colombiana de Medicina Legal y Ciencias Forenses / Volumen 3 / Número 1/ julio-diciembre 2015

2.

F. Musshoff, J. Preuss, E. Lignitz, B. Madea, A gas chromatographic analysis of

phospine in biological material in a case of suicide, Forensic Sci. Int., 177 (2008) 35-38. 3.

E.J. Bond, J.R. Robinson, C.T. Buckland, The toxic action of phosphine

Absorption and symptoms of poisoning in insects, J. Stored Product Research, 5 (1969) 289-292. 4.

National Library of Medicine HSDB Database. http//toxnet.nlm.nih.gov/cgi-

bin/sis/search, Fecha de consulta: 2012-08-20, Phosphine. 5.

M. Q. Chaudhry, Review of the Mechanisms Involved in the Action of Phosphine

as an Insecticide and Phosphine Resistance in Stored-Product Insects, Pesticide Science, 49 (1997) 213-228. 6.

G Singh. Bumbrah K. Krishan, T. Kanchan, M. Sharma, G S. Sodhi, Phosphide

poisoning: A review of literature, Forensic Sci. Int., 214 (2012) 1-6. 7.

S. Shadnia, O. Mehrpour, K. Soltaninejad, A simplified acute physiology score in

the prediction of acute aluminum phosphide poisoning outcome, Indian J. of Med. Sci, 64 (2010) 532-539. 8.

M. Louriz, T. Dendane, K. Abidi, N. Madani, R. Abouqal, AA Zeggwagh,

Prognostic factors of acute aluminum phosphide poisoning, Indian J. of Med. Sci, 63 (2009) 227-234. 9.

H A. Abder-Rahman, Alumnium phosphide fatalities at mild exertion in

asymptomatic children: A clue to understand the variations of the autopsy findings, J. Forensic and Legal Med., 16 (2009) 312-315. 10.

I. Hideki, Cyanide poisoning, Japanese J. of Clinical and Experimental Med., 82

(2005) 1530-1534. 11.

Guerrero, José J. Cianuro: Toxicidad y Destrucción Biológica, Biotecnología,

Consultoría en Biotecnología Minera y Ambiental Minera. El ingeniero de minas, 10 (2005) 23-25 12.

F. McAuley, D.S. Reive, Rapid Quantitation of Cyanide in Blood by Gas

Chromatography, J. Anal. Toxicol., 7 (1983) 213-215. 13.

A M. Calafat, S B. Stanfill, Rapid quantitation of cyanide in whole blood by

automated headspace gas chromatography, J. Chromatogr. B, 772 (2002) 131-137. 14.

JL. Way, Cuanide Intoxications and its Mechanism of Antagonism, Annual

9

Revista Colombiana de Medicina Legal y Ciencias Forenses / Volumen 3 / Número 1/ julio-diciembre 2015

Review of Pharmacology and Toxicology, 24 (1984) 451-481.

10